性物质:乙炔黑:聚四氟乙烯=85:10:5的质量比均匀混合，以15 MPa的压力将混合浆料压实在泡沫镍集流体上，制成超级电容器单电极，并在1.0 M H2SO4的电解液中进行单个工作电极的电化学测试。其中泡沫镍电极、饱和甘汞电极和铂片电极分别作为工作电极、参比电极和对电极。电化学测试表明，在
0.5 A g1的电流密度下的比其电容为274Fg 1O
[0016]实施例2
将干燥的水杉球果，粉碎后置于裂解炉中，在氮气气氛中以4°C min 1的升温速率升温至500°C并保持I h，自然冷却后得活化前驱体；将所得的前驱体与氢氧化钾以1:3的质量比均匀混合，以氮气为保护性气体，在管式炉中以4 V min 1为升温速率升温至600 °(:的进一步活化处理并保持I h，自然冷却后得活化产物；将所得的活化产物用盐酸中和处理后，再用去离子清洗至中性，经80 °C干燥处理后即得多孔碳材料，该条件下所制备的多孔碳材料比表面积为1145 m2g \孔体积为0.57 m3 g、
工作电极的制备与电化学测试方法与实施例1相同。电化学测试表明，当电流密度为
0.5 A g1和5 A g \时其比电容值分别为298 F g 1和229 Fg1.(附图4A)
实施例3
多孔碳材料的制备方法除活化温度由600 V变为700 °(:外，其他参数与实施例2相同。该实施例所得碳材料的扫描电子显微镜(SEM)照片如附图1和摘要附图所示，透射电子显微镜(TEM)照片如附图2所示，所得材料表现出三维多孔性及无定形性结构，其氮气吸脱附曲线(附图3)表明其比表面积达至IJ 1831 m2 g \孔体积为0.92 m3 g、
[0017]工作电极的制备与电化学测试方法与实施例1相同。电化学测试表明，在6.0 MKOH电解质中，当电流密度为0.5 A g1和10 A g \时其比电容值分别为326 F g 1和237F g1，在1.0 M H2SO4电解质，最高比电容值可达341 F g 1 (附图4B)
实施例4
多孔碳材料的制备方法除活化温度由600 V变为800 °(:外，其他参数与实施例2相同。该实施例所得碳材料比表面积达到1625 Hi2g1,孔体积为0.81 m3 g1。
[0018]工作电极的制备与电化学测试方法与实施例1相同。电化学测试表明，在6.0 MKOH电解质中，当电流密度为I A g1和10 A g \时其比电容值分别为226 F g 1和189 Fg1 (附图 4C)。
[0019]实施例5
将干燥的水杉球果，粉碎后置于裂解炉中，在氩气气氛中以2 °C min 1的升温速率升温至300°C并保持5 h，自然冷却后得活化前驱体；将所得的前驱体与氢氧化钠以1:5的质量比均匀混合，以氩气为保护性气体，在管式炉中以2°C min 1为升温速率升温至550 °C的进一步活化处理并保持5 h，自然冷却后得活化产物；将所得的活化产物用硝酸中和处理后，再用去离子清洗至中性，经80 °(:干燥处理后即得水杉球果多孔碳材料，该条件下所制备的多孔碳材料比表面积为989 m2g \孔体积为0.47 m3 g、
工作电极的制备与电化学测试方法与实施例1相同。电化学测试表明，当电流密度为
0.5 A g1时，其比电容值为251 F g 1O
【主权项】
1.一种基于杉科植物球果制备超级电容器碳电极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤: (一)、将杉树球果干燥，粉碎后置于裂解炉中，在惰性气体气氛中进行预碳化处理，自然冷却后得活化前驱体； (二 )、将步骤(一)所得活化前驱体与碱金属氢氧化物均匀混合，在管式炉中以惰性气体为保护性气体对前驱体进行化学活化处理，自然冷却后得活化产物； (三)、将步骤(二)所得活化产物先用酸进行中和处理，再用去离子水清洗至中性，经干燥处理后即得杉树球果基多孔活性碳材料。2.根据权利要求1所述的一种基于杉科植物球果制备超级电容器碳电极材料的方法，其特征在于，步骤(一)所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或多种混合，预碳化温度为300~500°C并保持0.5~ 5 h，其中升温速率为2~ 10°C min 1O3.根据权利要求1所述的一种基于杉科植物球果制备超级电容器碳电极材料的方法，其特征在于，步骤(二)所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或多种混合，步骤(二)所得的活化前驱体与碱金属氢氧化物质量比为1:1 ~ 1:5，活化温度为600~800 °C并保持0.5~ 5 h，其中升温速率为2~ 10C min1。4.根据权利要求1所述的一种基于杉科植物球果制备超级电容器碳电极材料的方法，其特征在于，步骤(二)所述的碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾或二者混合物，步骤(三)所述的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种。
【专利摘要】本发明公开了一种基于杉科植物球果制备超级电容器碳电极材料的方法，该多孔活性碳材料以干燥的杉树球果为碳源，先经过预碳化获得多孔炭的前驱体，再以碱金属氢氧化物为致孔剂通过高温化学活化前驱体来获得多孔碳材料。所得多孔碳材料具有高比表面积（989~1831m2g-1），较大的孔容体积（0.47~0.92m3g-1）并具有多级孔结构。以该碳材料为活性物质制备的电极表现出了优异的电化学电容性能，如在1.0MH2SO4电解质中，在10Ag-1电流密度下其比电容值255Fg-1。本发明充分利用杉树球果这一来源广泛的可再生生物资源，制备工艺简单，成本低且环保，所得多孔碳材料在超级电容器储能领域将拥有巨大的应用潜力。
【IPC分类】H01G11/86
【公开号】CN105140052
【申请号】CN201510664714
【发明人】谢骁, 贾海洋, 孙立涛
【申请人】东南大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月13日